[实用新型]便携式氢气发生器

说明书

技术领域

实用新型涉及一种产氢速度快，安全性高的以硼氢化物产氢的便携式氢气发生器。

背景技术

氢气作为洁净能源，例如氢气可以在燃料电池中可控的与氧气反应，产生电能和水，燃料电池能量转换率高达到60-80％，大大高于现在最好的内燃机(40％)，氢气作为一种新型能源受到很大关注。但氢气临界温度低(32.79K)，很难液化，而且液化氢气的密度也很低(0.07kg/l)，所以氢气难以储存和运输，需要用各种储氢材料储存它。

常用的储氢方法有金属储氢和化合物储氢，他们储氢能力强。例如氢化鎂可以储存7.8％(质量百分数，下同)质量的氢气，并且释放后能够重新吸收氢气，可重复使用。然而金属储氢放氢很困难，需要几百度温度，造成实际使用很难。另外也有用吸附材料储氢，例如碳纳米材料，但他们需要的吸附温度低(例如130K)。

另一种储氢材料是化合物储氢例如硼氢化物，利用储氢化合物和水等反应放出氢气。具有储氢容量高，饱和水溶液可达35％，储氢量为7.4％；而且产氢纯度高，水解产生的氢气不含CO和其他杂质，只有少量水分，不会引起燃料电池中的催化剂中毒；反应条件简单，氢气释放条件比较容易，反应相对容易控制，反应可在低温下进行，不需提供额外的能量；NaBH₄水溶液具有阻燃性，安全性好；并且在加入稳定剂后能够稳定存在于空气中，储运和使用安全；反应生成的产物NaBO₂对环境无污染，并可作为合成NaBH₄原料进行回收再利用。

中国专利CN101177238软质包装硼氢化物氢发生器，有相连接由三层薄膜组成新溶液和废溶液两个储液空间的软质包装袋、流量调节器、放置氢发生催化剂反应器、气液分离器组成。美国专利US2001/0045364A1公开的可控便携氢气发生器，利用烛芯控制催化剂和NaBH₄碱溶液的接触，利用反馈自动控制一个恒定的供氢压力。美国专利US7438732B2基于两个罐体(NaBH₄-固体活化剂加水反应体系)，利用水和NaBH₄/固体活化剂反应产生氢气的装置。中国专利CN101330152燃料电池供氢系统，由两个通过管路连接、放置硼氢化钠溶液的容器A和放置固体硼氢化钠或固体硼氢化钠与氢氧化钠的容器B以及储氢罐和控制阀门组成。

然而硼氢化物(M(BH₄)n，M＝Li，Na，K，Mg，Al等)，与水反应(水解反应)产氢气，反应生成的高浓度含硼化合物的水合物NaBO₂会沉淀、凝结成块/层，阻碍与水反应，使反应停止，这样只有加入足够多的水，等结块溶解后，才能继续反应；然而过多水突然和反应物接触，造成反应速度太快，会有发生爆炸的危险。其次，结块附在催化剂表面，会使催化剂失活；并且结块还会堵塞设备，造成安全隐患。为此必须采用较多安全防范装置，很难使产氢设备小型化及安全。

实用新型内容

实用新型目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单，使用方便，安全性好的便携式氢气发生器。

实用新型目的实现，主要改进是在存放产氢化合物或混合物(例如硼氢化物与硼氧化合物混合物，统称产氢物)密闭容器中、产氢物下方增设气囊和/或利用气压变化驱动的机械搅动装置，使得在产氢物与水接触反应产氢时，密闭容器内产生压力变化，造成气囊(例如橡皮球)发生蠕动变形或机械搅动装置(例如利用气压差带动的机械结构)产生搅动，它们一是造成产氢物不断运动，使之与水反应时难以凝结成块；二是即使反应产生结块即可立即得到破碎，避免累积硬化；三是产氢物运动，既使得反应能够完全进行到底，又确保装置安全，从而克服了现有技术的不足，实现实用新型目的。具体说，实用新型便携式氢气发生器，包括两个分别存放产氢物和液体(例如水或酸溶液)的密闭容器，以及相互连通阀控管道，和各自阀控补液和放氢通道，其特征在于存放产氢物密闭容器中产氢物下方有气囊和/或利用气压变化驱动的机械搅动装置。

实用新型所说：

利用气压变化(压差)驱动的机械搅动装置，是借助气压变化作动力驱动运动装置，例如可以是一个可伸缩(例如弹性)的密闭金属容器，该容器在其外部压力变化过程中自动伸缩，或是该密闭伸缩容器连接一上下伸缩机械结构，或是转换成旋转运动，带动几个金属臂旋转，同时搅动反应物，具体装置结构形式可以有多种，技术人员理解此构思后，还可以作出多种非实质性改进。

此外，一种较好为储液密闭容器液面上方有压力气体或重/压力装置，利用液面重/压力自动驱动液体加入产氢物中。